CN110145505B - 一种局部加载的液压机液压伺服控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种局部加载的液压机液压伺服控制系统，包括和工况切换阀进油口连接的低压大流量泵组、高压小流量泵组，工况切换阀的两个出油口分别和第一、第二比例阀或者伺服阀进油口连接；第一比例阀或者伺服阀一个出油口与第一加载油缸及第三加载油缸的无杆腔连接，另一个出油口与第一加载油缸及第三加载油缸的有杆腔相连接，第一加载油缸与第三加载油缸通过活动横梁连接；第二比例阀或者伺服阀两个出油口分别与第二加载油缸的无杆腔和有杆腔相连接；加载油缸安装有压力传感器、力传感器和位移传感器，通过控制器实现加载油缸输出相应的位移、压力或者输出力；本发明实现工件一次加热后多次局部加载从而得到大于相同装机功率下整体加载成形的能力。

Description

一种局部加载的液压机液压伺服控制系统
技术领域
本发明属于液压机技术领域，具体涉及一种局部加载的液压机液压伺服控制系统。
背景技术
在模锻技术中，模具的上模一般都安装在上滑块上，在工作过程中，整体下移，从而实现对锻件的加压成形。然而由于加载过程中，整个上模同时加载，在压制大型锻件的时候，需要较大吨位的压力机才能实现对锻件的成形，因此限制了大型锻件的成形加工能力。
目前通常的双动液压机基本主要由两部分液压系统组成，主液压系统负责主缸的压力加载，提供主要的成形力，辅助液压系统负责对工件进行压边，输出力较小，基本不输出成形力。
大型锻件在进行局部加载成型过程中，一般都要进行模具的调整，并且需要配备辅助工装进行辅助工作从而实现对锻件的成形，在成型时候，更换模具及加热保温等耗时较长，并且会造成毛坯零部件的极大浪费，并且影响锻件的组织性能。因此采用一道次两个局部加载步的型式会极大的限制局部加载成形在大型复杂锻件成形过程中的应用。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种局部加载的液压机液压伺服控制系统，以对锻件加热后实现多道次、多局部加载步成形，扩大成形设备的成形能力，降低大型锻件的成形过程对于大型设备的依赖。
为了达到上述目的，本发明采取了如下的技术方案：
一种局部加载的液压机液压伺服控制系统，包括低压大流量泵组2.1和高压小流量泵组2.2，低压大流量泵组2.1与工况切换阀3的一个进油口连接，高压小流量泵组2.2与工况切换阀3的另一个进油口连接，工况切换阀3的两个出油口分别和第一比例阀或者伺服阀4.1、第二比例阀或者伺服阀4.2的进油口连接；
第一比例阀或者伺服阀4.1的一个出油口与第一加载油缸5.1及第三加载油缸5.2的无杆腔相连接，另一个出油口与第一加载油缸5.1及第三加载油缸5.2的有杆腔相连接，第一加载油缸5.1与第三加载油缸5.2通过活动横梁连接，共同构成第一加载系统；第一加载油缸5.1的无杆腔安装有第一压力传感器8.1，第一加载油缸5.1的活塞杆下端安装有第一力传感器6.1，第三加载油缸5.2的无杆腔安装有第三压力传感器8.3，第三加载油缸5.2的活塞杆下端安装有第三力传感器6.3，第三加载油缸5.2的活塞杆上安装有第三位移传感器7.2；
第二比例阀或者伺服阀4.2的两个出油口分别与第二加载油缸10的无杆腔和有杆腔相连接，第二加载油缸10单独作为第二加载系统；第二加载油缸10的无杆腔安装有第二压力传感器8.2，第二加载油缸10的活塞杆安装有第二力传感器6.2，第二加载油缸10的活塞杆上安装有第二位移传感器7.1；
第二位移传感器7.1、第二压力传感器8.2、第二力传感器6.2的信号输出端和第一控制器9.1的信号输入端连接，第一控制器9.1的控制输出端和第二比例阀或者伺服阀4.2的控制端连接；
第三位移传感器7.2、第三压力传感器8.3、第三力传感器6.3的信号输出端和第二控制器9.2的信号输入端连接，第二控制器9.2的控制输出端和第一比例阀或者伺服阀4.1的控制端连接。
所述的低压大流量泵组2.1的出油口连接有第一溢流阀1.1，高压小流量泵组2.2的出油口连接有第二溢流阀1.2。
所述的第一控制器9.1接收来自第二位移传感器7.1的位移信号、第二压力传感器8.2的压力信号、第二力传感器6.2的力信号，与第一控制器9.1内设定值进行比较计算，并进行精确输出给第二比例阀或者伺服阀4.2，使得第二加载油缸10输出相应的位移、压力或者输出力，实现对位移、压力或者输出力的精确控制。
所述的第二控制器9.2接收来自第三位移传感器7.2的位移信号、第三压力传感器8.3的压力信号、第三力传感器6.3的力信号，与第二控制器9.2内设定值进行比较计算，并精确输出给第一比例阀或者伺服阀4.1，从而控制第一加载油缸5.1和第三加载油缸5.2输出相应的位移、压力或者输出力，实现对位移、压力或者输出力的精确控制。
所述的第一加载系统和第二加载系统能够实现多道次多局部加载步的成形工艺，在多道次多局部加载步加载过程中，能够实现每个道次的局部加载步，并且能够根据需求完成位移、力或者压力闭环控制。
本发明的有益效果为：
本发明针对多道次加载方式，采用局部多加载步成形，可以实现在线连续变换加载区域，并且通过伺服液压系统的实时调控功能，实现对成形工件的实时高精度伺服控制，以保证在工件成形过程中对工件精确的控形控性，实现工件一次加热后多次局部加载从而得到大于相同装机功率下整体加载成形的能力。
附图说明
图1为本发明局部加载的液压机液压伺服控制系统的原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细描述。
参照图1，一种局部加载的液压机液压伺服控制系统，包括低压大流量泵组2.1和高压小流量泵组2.2，低压大流量泵组2.1与工况切换阀3的一个进油口连接，高压小流量泵组2.2与工况切换阀3的另一个进油口连接，低压大流量泵组2.1的出油口连接有第一溢流阀1.1，用来保证低压大流量泵组2.1的系统压力稳定；高压小流量泵组2.2的出油口连接有第二溢流阀1.2，保证高压小流量泵组2.2的输出压力稳定。
所述的工况切换阀3的两个出油口分别和第一比例阀或者伺服阀4.1、第二比例阀或者伺服阀4.2的进油口连接，当工况切换阀3处于中间位置时，由低压大流量泵组2.1接入液压系统，给第一比例阀或者伺服阀4.1及第二比例阀或者伺服阀4.2提供流量；当工况切换阀3处于左位时，由低压大流量泵组2.1给第二比例或者伺服阀4.2提供流量，高压小流量泵组2.2给第一比例阀或者伺服阀4.1提供流量；当工况切换阀3切换到右位时，第一比例阀或者伺服阀4.1、第二比例或者伺服阀4.2接入泵组进行切换；工况切换阀3的作用是切换第一比例阀或者伺服阀4.1及第二比例阀或者伺服阀4.2的高压小流量及低压大流量工作状况。
所述的第一比例阀或者伺服阀4.1的一个出油口与第一加载油缸5.1及第三加载油缸5.2的无杆腔相连接，另一个出油口与第一加载油缸5.1及第三加载油缸5.2的有杆腔相连接，第一加载油缸5.1与第三加载油缸5.2通过活动横梁连接，共同构成第一加载系统；第一加载油缸5.1的无杆腔安装有第一压力传感器8.1，用来检测第一加载油缸5.1无杆腔的油腔压力，第一加载油缸5.1的活塞杆下端安装有第一力传感器6.1，用来检测第一加载油缸5.1活塞杆的输出力；第三加载油缸5.2的无杆腔安装有第三压力传感器8.3，用来检测第三加载油缸5.2无杆腔的油腔压力，第三加载油缸5.2的活塞杆下端安装有第三力传感器6.3，用来检测第三加载油缸5.2活塞杆的输出力，第三加载油缸5.2的活塞杆上安装有第三位移传感器7.2，用来检测第三加载油缸5.2的输出位移。
所述的第二比例阀或者伺服阀4.2的两个出油口分别与第二加载油缸10的无杆腔和有杆腔相连接，第二加载油缸10单独作为第二加载系统；第二加载油缸10的无杆腔安装有第二压力传感器8.2，用来检测第二加载油缸10无杆腔的油腔压力；第二加载油缸10的活塞杆安装有第二力传感器6.2，用来检测第二加载油缸10活塞杆的输出力；第二加载油缸10的活塞杆上安装有第二位移传感器7.1，用来检测第二加载油缸10的输出位移。
第二位移传感器7.1、第二压力传感器8.2、第二力传感器6.2的信号输出端和第一控制器9.1的信号输入端连接，第一控制器9.1的控制输出端和第二比例阀或者伺服阀4.2的控制端连接；第一控制器9.1接收来自第二位移传感器7.1的位移信号、第二压力传感器8.2的压力信号、第二力传感器6.2的力信号，与第一控制器9.1内设定值进行比较计算，并进行精确输出给第二比例阀或者伺服阀4.2，使得第二加载油缸10输出相应的位移、压力或者力，实现对位移、压力或者输出力的精确控制。
第三位移传感器7.2、第三压力传感器8.3、第三力传感器6.3的信号输出端和第二控制器9.2的信号输入端连接，第二控制器9.2的控制输出端和第一比例阀或者伺服阀4.1的控制端连接，第二控制器9.2接收来自第三位移传感器7.2的位移信号、第三压力传感器8.3的压力信号、第三力传感器6.3的力信号，与第二控制器9.2内设定值进行比较计算，并精确输出给第一比例阀或者伺服阀4.1，从而控制第一加载油缸5.1和第三加载油缸5.2输出相应的位移、压力或者输出力，实现对位移、压力或者输出力的精确控制。
第一加载系统和第二加载系统能够实现多道次多局部加载步的成形工艺，在多道次多局部加载步加载过程中，能够实现每个道次的局部加载步，并且能够根据需求完成位移、力或者压力闭环控制。
本发明的工作原理为：
本发明采用多道次、多局部加载步成形，可以对成形过程中的不同阶段进行精确的调控，以实现对不同加载区域施加不同的加载力的成形效果。在零件成形过程中，可以对正在加载区域施加较大的加载力，对待加载区域施加较小的约束载荷力。
一种基于局部加载的液压机液压伺服控制系统的成形方法，包括以下步骤：
1)快速下行：快速下行阶段，启动低压大流量泵组2.1，工况选择阀3处于中位，此时，供给系统的流量较大，压力较小，从工况选择阀3进入第一比例阀或者伺服阀4.1及第二比例阀或者伺服阀4.2的流量较大，设定第一控制器9.1及第二控制器9.2的输出信号为位移信号，输出值为快速下行的末端，从而使得该系统能够快速的下行并到达指定位置；
2)慢速下行：当第一加载油缸5.1和第三加载油缸5.2及第二加载油缸10到达指定快速下行位置后，使第一控制器9.1、第二控制器9.2读取第二位移传感器7.1和第三位移传感器7.2信号，并让第一控制器9.1、第二控制器9.2给第二加载油缸10、第一加载油缸5.1和第三加载油缸5.2以较小的位移控制信号，结合第一力传感器6.1、第二力传感器6.2、第三力传感器6.3，使上模与待成形件接触时停止加压，完成慢速下行；
3)第一局部加载步：切换工况切换阀3到左位，此时高压小流量泵组2.2的油液进入第一比例阀或者伺服阀4.1，该情况下，结合第二控制器9.2对工件进行第一次加载，在加载过程中，可以采用力加载方式，也可以采用位移加载方式；采用力加载方式时候，第二控制器9.2读取第一加载油缸5.1及第三加载油缸5.2活塞杆下侧的第一力传感器6.1或者第三力传感器6.3的力信号，并与给定的油缸输出力进行比较计算，得到精确的力控制输出，将工件此加载步压制到位；采用位移加载方式时，第二控制器9.2读取第三位移传感器7.2处的位移控制信号，并与给定的加载位移信号进行比较计算，从而得到精确的位移控制输出，将工件此加载步压制到位；在此加载步加载过程中，第二加载油缸10位置保持不动，对被压制件施加约束载荷，当第一局部加载步完成后，第一加载油缸5.1和第三加载油缸5.2保持不动或者根据需求做相应的位移变化，以满足当第二加载步加载过程中对工件的约束施加；
4)第二局部加载步：在施加第二局部加载步的过程中，保持第一局部加载步中加载到位的第一加载油缸5.1及第三加载油缸5.2的位置不动，或者根据约束需求对这两个加载油缸的位移做微小调整；切换工况切换阀3的阀芯到右位工作，此时高压小流量泵组2.2接入第二比例阀或者伺服阀4.2，第二比例阀或者伺服阀4.2控制着第二加载油缸10的输出信号；第二加载油缸10可以根据工况需求做力加载或者位移加载，在做力加载模式下，第一控制器9.1读取第二加载油缸10活塞杆下的第二力传感器6.2的力信号，与给定信号进行比较计算并给出精确的控制信号到第二比例阀或者伺服阀4.2，第二比例阀或者伺服阀4.2控制第二加载油缸10作出精确的力控制；在位移加载模式下，第一控制器9.1接收来自第二加载油缸10活塞杆的处第二位移传感器7.1的位移信号，并与工况需求的设定信号进行比较计算，输出精确的控制信号到第二比例阀或者伺服阀4.2，从而控制第二加载油缸10做出精确的位移控制，完成第二局部加载步；
5)加载道次变换：根据工件加工的工况需求，重复步骤3)和步骤4)到相应的加载道次，以完成工件的精确成形；
6)保压精整：根据工况需求，保压阶段由第一控制器9.1和第二控制器9.2读取第一压力传感器8.1及第二压力传感器8.2和第三压力传感器8.3的压力信号，实时检测三个加载油缸的压力值，当某一处压力值降低时，切换工况切换阀3到相应的位置，使高压小流量泵组2.2接入相应的回路，由第一比例阀或者伺服阀4.1或者第二比例阀或伺服阀4.2对相应加载油缸进行控制，使加载压力达到相应的数值，完成保压精整工作；
7)快速返回：快速返回阶段，切换工况切换阀3到中位，将低压大流量泵组2.1接入系统，通过对第一控制器9.1及第二控制器9.2输入反馈位置信号，三个加载油缸在第一比例阀或伺服阀4.1及第二比例阀或伺服阀4.2的控制下快速返程，实现快速返回工况。

Claims (3)

1.一种局部加载的液压机液压伺服控制系统，其特征在于：包括低压大流量泵组(2.1)和高压小流量泵组(2.2)，低压大流量泵组(2.1)与工况切换阀(3)的一个进油口连接，高压小流量泵组(2.2)与工况切换阀(3)的另一个进油口连接，工况切换阀(3)的两个出油口分别和第一比例阀或者第一伺服阀(4.1)、第二比例阀或者第二伺服阀(4.2)的进油口连接；
第一比例阀或者第一伺服阀(4.1)的一个出油口与第一加载油缸(5.1)及第三加载油缸(5.2)的无杆腔相连接，另一个出油口与第一加载油缸(5.1)及第三加载油缸(5.2)的有杆腔相连接，第一加载油缸(5.1)与第三加载油缸(5.2)通过活动横梁连接，共同构成第一加载系统；第一加载油缸(5.1)的无杆腔安装有第一压力传感器(8.1)，第一加载油缸(5.1)的活塞杆下端安装有第一力传感器(6.1)，第三加载油缸(5.2)的无杆腔安装有第三压力传感器(8.3)，第三加载油缸(5.2)的活塞杆下端安装有第三力传感器(6.3)，第三加载油缸(5.2)的活塞杆上安装有第三位移传感器(7.2)；
第二比例阀或者第二伺服阀(4.2)的两个出油口分别与第二加载油缸(10)的无杆腔和有杆腔相连接，第二加载油缸(10)单独作为第二加载系统；第二加载油缸(10)的无杆腔安装有第二压力传感器(8.2)，第二加载油缸(10)的活塞杆安装有第二力传感器(6.2)，第二加载油缸(10)的活塞杆上安装有第二位移传感器(7.1)；
第二位移传感器(7.1)、第二压力传感器(8.2)、第二力传感器(6.2)的信号输出端和第一控制器(9.1)的信号输入端连接，第一控制器(9.1)的控制输出端和第二比例阀或者第二伺服阀(4.2)的控制端连接；
第三位移传感器(7.2)、第三压力传感器(8.3)、第三力传感器(6.3)的信号输出端和第二控制器(9.2)的信号输入端连接，第二控制器(9.2)的控制输出端和第一比例阀或者第一伺服阀(4.1)的控制端连接。
2.根据权利要求1所述的一种局部加载的液压机液压伺服控制系统，其特征在于：所述的第一控制器(9.1)接收来自第二位移传感器(7.1)的位移信号、第二压力传感器(8.2)的压力信号、第二力传感器(6.2)的力信号，与第一控制器(9.1)内设定值进行比较计算，并进行精确输出给第二比例阀或者第二伺服阀(4.2)，使得第二加载油缸(10)输出相应的位移、压力或者输出力，实现对位移、压力或者输出力的精确控制；
所述的第二控制器(9.2)接收来自第三位移传感器(7.2)的位移信号、第三压力传感器(8.3)的压力信号、第三力传感器(6.3)的力信号，与第二控制器(9.2)内设定值进行比较计算，并精确输出给第一比例阀或者第一伺服阀(4.1)，从而控制第一加载油缸(5.1)和第三加载油缸(5.2)输出相应的位移、压力或者输出力，实现对位移、压力或者输出力的精确控制。
3.根据权利要求1所述的一种局部加载的液压机液压伺服控制系统，其特征在于：所述的第一加载系统和第二加载系统能够实现多道次多局部加载步的成形工艺，在多道次多局部加载步加载过程中，能够实现每个道次的局部加载步，并且能够根据需求完成位移、力或者压力闭环控制。
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